自動(dòng)分揀系統(tǒng)開題報(bào)告

1、自動(dòng)分撿系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告一、 課題介紹1. 課題名稱：自動(dòng)分撿系統(tǒng)設(shè)計(jì)2. 課題背景：自動(dòng)分揀系統(tǒng)（Automated Sorting System)是二次大戰(zhàn)后率先在美國、日本的物流中心中廣泛采用的一種自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國家大中型物流中心不可缺少的一部分。該系統(tǒng)的作業(yè)過程可以簡單描述如下：流動(dòng)中心每天接收成百上千家供應(yīng)商或貨主通過各種運(yùn)輸工具送來的成千上萬種商品，在最短的時(shí)間內(nèi)將這些商品卸下并按商品品種、貨主、儲(chǔ)位或發(fā)送地點(diǎn)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的分類，將這些商品運(yùn)送到指定地點(diǎn)(如指定的貨架、加工區(qū)域、出貨站臺(tái)等)，同時(shí)，當(dāng)供應(yīng)商或貨主通知物流中心按配送指示發(fā)貨

2、時(shí)，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在最短時(shí)間內(nèi)從龐大的高層貨架存儲(chǔ)系統(tǒng)中準(zhǔn)確找到要出庫的商品所在位置，并按所需數(shù)量出庫，將從不同儲(chǔ)位上取出的不同數(shù)量的商品按配送進(jìn)點(diǎn)的不同運(yùn)送到不同的理貨區(qū)域或配送站臺(tái)集中，以便裝車配送。3. 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀：縱觀國內(nèi)外物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)的應(yīng)用情況可以發(fā)現(xiàn)，國外發(fā)達(dá)國家的物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)傾向于采用自動(dòng)化程度很高的物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)。而在我國，由于起步晚，物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)中人工作業(yè)的比例也較高。國外物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)的廣泛使用，以美國、日本及歐洲為代表的發(fā)達(dá)國家，在物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)的應(yīng)用上呈現(xiàn)出自動(dòng)化程度越來越高的特點(diǎn)。物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)已成為發(fā)達(dá)國家工業(yè)自動(dòng)化不可缺少的一部分。主要應(yīng)用在

3、大中型物流中心、配送中心、流通中心、郵局分揀信件等等隨著交流自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，特別是電子技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用。自動(dòng)分揀技術(shù)在20世紀(jì)70年代被引入國內(nèi)，我國的郵政系統(tǒng)最早并已多年使用自動(dòng)分揀設(shè)備，并在長期的實(shí)踐中不斷創(chuàng)新、不斷進(jìn)步。例如，郵電部相關(guān)部門相繼開發(fā)和研制出具國際水平的CORE-NT物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)，性價(jià)比很高的扁平郵件高速物料自動(dòng)分揀系統(tǒng);上海郵政通用技術(shù)設(shè)備公司研制成功了速遞郵件網(wǎng)絡(luò)化物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)等。郵政系統(tǒng)還推出了新的信封標(biāo)準(zhǔn)以更好的配合自動(dòng)化的信件物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)。3.1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 在物流中心分揀系統(tǒng)的研究中,主要有三方面內(nèi)容。一方面是物流分揀設(shè)備和控制

4、技術(shù)的研究,如用于郵政系統(tǒng)的交叉帶式分揀機(jī)研究、應(yīng)用于煙草行業(yè)的通道式分揀機(jī)研究等等。第二方面是對(duì)物流中心存儲(chǔ)策略和分揀路徑優(yōu)化的研究,如用BOM表進(jìn)行倉儲(chǔ)位置優(yōu)化的研究,用蟻群算法實(shí)現(xiàn)分揀路徑的優(yōu)化等等。第三方面是對(duì)分揀作業(yè)數(shù)據(jù)信息與分析決策問題,華南理工大學(xué)、中國人民大學(xué)、華中科技大學(xué)、浙江大學(xué)等國內(nèi)高等院校的學(xué)者都進(jìn)行了定性與定量的研究。如馬士華、文堅(jiān)的分批策略根據(jù)時(shí)間延遲思想,綜合考慮了揀貨作業(yè)環(huán)節(jié)和分揀包裝環(huán)節(jié)的工作效率,提出了一種消除因時(shí)窗分批不平衡而導(dǎo)致的等待時(shí)間和閑忙不均的動(dòng)態(tài)時(shí)窗設(shè)計(jì)與判斷方法,從而保證分揀系統(tǒng)的連續(xù)性和均衡性。李凱就卷煙分揀的幾種優(yōu)化模型展開了較深入的探討,

5、并以仿真的手段進(jìn)行了驗(yàn)證。朱巖就卷煙分揀機(jī)的控制策略和不同設(shè)備參數(shù)下的分揀系統(tǒng)整體性能進(jìn)行了研究,并通過仿真程序模擬驗(yàn)證。如今，國際競爭日益加劇，為了發(fā)展我國物流業(yè)，國內(nèi)的許多企業(yè)和政府部門也在做更大的努力，也已取得了一定的成效。例如，郵電部相關(guān)部門相繼開發(fā)和研制出具國際水平的CORE-NT物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)，性價(jià)比很高的扁平郵件高速物料自動(dòng)分揀系統(tǒng);上海郵政通用技術(shù)設(shè)備公司研制成功了速遞郵件網(wǎng)絡(luò)化物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)等。郵政系統(tǒng)還推出了新的信封標(biāo)準(zhǔn)以更好的配合自動(dòng)化的信件物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)。太原剛玉倉儲(chǔ)設(shè)備公司和貴陽普天通信機(jī)械廠已設(shè)計(jì)生產(chǎn)貨架電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)、小車式數(shù)字顯示揀選系統(tǒng)、郵件自動(dòng)分揀系

6、統(tǒng)等;珠海普天慧科信息技術(shù)有限公司研發(fā)出PTL（Pick-to-light&Put-to-light）電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)，除具備電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)的一般優(yōu)點(diǎn)之外，還具有彈性控制揀貨作業(yè)流程、即時(shí)現(xiàn)場監(jiān)控、緊急訂單處理和缺貨通知等強(qiáng)大的功能。雖然在郵政系統(tǒng)外的其它行業(yè)，國內(nèi)對(duì)物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)的使用還非常少，但有關(guān)部門和企業(yè)正在為此做出不懈的努力?？梢钥隙?，隨著物流大環(huán)境的逐步改善，物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)在我國流通領(lǐng)域一定會(huì)大有用武之地。3.2 國外研究現(xiàn)狀以美國、日本及歐洲為代表的發(fā)達(dá)國家，在分揀系統(tǒng)的應(yīng)用上呈現(xiàn)出自動(dòng)化程度越來越高的特點(diǎn)。自動(dòng)分揀系統(tǒng)已成為發(fā)達(dá)國家大中型物流中心、配送中心或流通中

7、心不可缺少的一部分。在分揀系統(tǒng)等物流中心子系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中,各發(fā)達(dá)國家的規(guī)劃原則有很大的差異。日本的物流中心大都規(guī)模適中,采用先進(jìn)的自動(dòng)分揀系統(tǒng)和無線通訊設(shè)備,美國主要采用立體倉庫以節(jié)約地價(jià)支出,但分揀等設(shè)備大都采用機(jī)械化或半自動(dòng)化,不盲目采用全自動(dòng)設(shè)備。他們共同的特點(diǎn)是均實(shí)現(xiàn)較成熟的電腦網(wǎng)絡(luò)化管理,保證了配送的及時(shí)準(zhǔn)確性,節(jié)約勞動(dòng)力成本。國外的學(xué)者專家如Goetschalckx和Ratliff提出利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法來求解寬通道內(nèi)的揀貨路徑問題,Roodbergen和Koster研究在多橫向通道倉儲(chǔ)系統(tǒng)環(huán)境下,針對(duì)各種分揀策略比較在不同通道數(shù)目、不同貨物品項(xiàng)及不同通道寬度的揀貨路徑的問題,Eliza

8、beth Jewkes等對(duì)商品儲(chǔ)存位置等對(duì)分揀的影響展開研究,Loon C.Tang等論述了分批與存儲(chǔ)分配策略對(duì)分揀的影響,Richard L.Daniels等對(duì)倉庫訂單分揀的研究,M.I.Johansson對(duì)貨物存儲(chǔ)位置的分配對(duì)減少分揀時(shí)間的作用進(jìn)行了研究,美國麻省理工學(xué)院Dimitris.Bertsimas和Robert.M.Freund和March.J.G.A),W.L.Winston,Jeremy.Shapiro,Lacksonen T).Whitley等學(xué)者也做了部分相關(guān)內(nèi)容的研究工作。就目前來講,國外的自動(dòng)分揀系統(tǒng)發(fā)展極為迅速。如：Aughan,Mark將分揀系統(tǒng)歸納為5個(gè)子系統(tǒng):

9、訂單挑選、感應(yīng)、合并前聚集、合并、搬運(yùn)分揀，以此使訂單與不同傳送帶有機(jī)地的結(jié)合起來，形成一個(gè)高效的物料分揀系統(tǒng)。MaselD.T研究了如今關(guān)于評(píng)估環(huán)形物料分揀系統(tǒng)的分揀時(shí)間的解析公式，這個(gè)類型的分揀系統(tǒng)主要是用來分揀固定形狀的貨物；NormanSaeneJR從配送中心里物料搬運(yùn)這個(gè)方面研究了如何構(gòu)建物料分揀系統(tǒng)傳送帶、如何搭配傳送帶以及如何構(gòu)建一個(gè)良好的物流分揀搬運(yùn)系統(tǒng)。4. 工作內(nèi)容和要求：（擬設(shè)計(jì)方案）系統(tǒng)利用各類傳感器對(duì)待測材料進(jìn)行識(shí)別并分類。當(dāng)材料經(jīng)由下料裝置進(jìn)入傳送帶，依次由各類傳感器檢測。如果被某種傳感器測中，通過相應(yīng)的氣動(dòng)裝置將其推入料箱；否則，繼續(xù)前行。其控制要求有如下9個(gè)方面

10、：(1)系統(tǒng)送電后，光電編碼器便可發(fā)生所需的脈沖(2)電機(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)傳輸帶傳送物體向前運(yùn)行(3)有物料時(shí)，下料汽缸動(dòng)作，將物料送出(4)當(dāng)電感傳感器檢測到鐵物料時(shí)，推汽缸1動(dòng)作(5)當(dāng)電容傳感器檢測到鋁物料時(shí)，推汽缸2動(dòng)作(6)塑料物料在傳送帶運(yùn)動(dòng)到尾端時(shí)，掉入料槽；(7)汽缸運(yùn)行應(yīng)有動(dòng)作限位保護(hù)(8)下料槽內(nèi)無下料時(shí)，延時(shí)后自動(dòng)停機(jī)4.1本課題的研究思路和方法本系統(tǒng)能對(duì)不同的材料如物料性質(zhì)（鐵、鋁、塑料）的材料進(jìn)行傳送和分揀。整個(gè)系統(tǒng)的控制由一只可編程控制器，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和無人化管理。傳送帶用一只三相異步電機(jī)拖動(dòng)，電機(jī)使用變頻器驅(qū)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，加快分揀時(shí)的效率。物料性質(zhì)的判斷及機(jī)

11、械部件的情況由傳感器檢測出并將信息傳送給PLC。分揀部件使用氣缸，結(jié)合氣動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢。本設(shè)計(jì)加入了人機(jī)界面，充分實(shí)現(xiàn)與自動(dòng)化設(shè)備相接軌。4.2本課題的預(yù)期效果1、研究物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)的特點(diǎn)及主要應(yīng)用的場合；2、本系統(tǒng)可以完成的任務(wù)要求：物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)能高速對(duì)不同的材料如物料性質(zhì)（鐵、鋁、塑料）的材料進(jìn)行傳送和分揀;3、本系統(tǒng)制作完成后的實(shí)物示意圖1;圖14、制作并調(diào)試，使之能完成規(guī)定的工作任務(wù)及要求;5、整理制作調(diào)試過程資料，完成畢業(yè)論文的編寫。5. 課題的重點(diǎn)和難點(diǎn)：主要解決問題：1、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；2、解決三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制的原理，會(huì)設(shè)置變頻器的參數(shù)；3、了解氣壓傳動(dòng)的原理和特點(diǎn)；

12、4、機(jī)械安裝；5、了解傳感器的原理及分類；6. 可能用到的主要知識(shí)和技能：設(shè)計(jì)過程中電動(dòng)機(jī)的控制需用到單片機(jī)和計(jì)算機(jī)編程的知識(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零件設(shè)計(jì)需用到機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)等知識(shí)，部件圖及裝配圖繪制需用到工程圖學(xué)和CAD，三維模型建立需掌握CATIA建模技能工作計(jì)劃（進(jìn)度安排）第七學(xué)期第教學(xué)周：完成并提交外文翻譯；第教學(xué)周：完成并提交文獻(xiàn)綜述；第教學(xué)周：完成并提交開題報(bào)告。第八學(xué)期第教學(xué)周：完成總體設(shè)計(jì)、計(jì)算或數(shù)學(xué)、仿真模型；第教學(xué)周：完成圖紙繪制或仿真分析；第教學(xué)周：完成設(shè)計(jì)說明書或論文撰寫；第教學(xué)周：準(zhǔn)備答辯。二、 參考文獻(xiàn)(1) 黃啟明貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院2010.3.2王海華物流分揀系統(tǒng)

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